第2章 微专题3 攻克动态平衡问题（word教师用书）-2023高考物理一轮复习【优化指导】高中总复习·第1轮（全国版）

微专题3　攻克动态平衡问题 1．动态平衡 通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述． 2．基本思路 化“动”为“静”，“静”中求“动”． “解析法”的应用 如图所示，物体甲放置在水平地面上，通过跨过定滑轮的轻绳与小球乙相连，整个系统处于静止状态．现对小球乙施加一个水平力F.使小球乙缓慢上升一小段距离，整个过程中物体甲保持静止，甲受到地面的摩擦力为Ff，则该过程中(　D　) A．Ff变小，F变大　　　　　 B．Ff变小，F变小 C．Ff变大，F变小 D．Ff变大，F变大 [多维解题] 解析：以小球乙为研究对象，受力分析如图甲所示，设绳与竖直方向的夹角为α，小球乙的质量为m乙，根据平衡条件可得，水平拉力F＝m乙g tan α，乙球缓慢上升一小段距离的过程中，α增大，可知水平拉力F逐渐增大，绳子的拉力FT＝ ，故绳子的拉力也是逐渐增大． 以物体甲为研究对象，受力分析如图乙所示，根据平衡条件可得，物体甲受到的地面的摩擦力Ff与绳子的拉力沿水平方向的分力FTx＝FTcos θ等大反向，故摩擦力方向向左，Ff＝，逐渐增大，故D正确． “图解法”的应用 如图所示，墙角处放置一个光滑的小球A，用轻绳一端拴一个小球B贴在小球A上，轻绳的另外一端拴在墙壁上，两个小球保持静止不动，此时两个小球之间的弹力和轻绳的拉力正好相互垂直，现在通过调整轻绳缓慢移动小球B，轻绳的变化如图中的虚线所示，小球B未越过小球A的最高点，始终保持轻绳和原来保持平行，下列说法中正确的是(　D　) A．两球之间的弹力不变、轻绳的拉力变小 B．两球之间的弹力变大、轻绳的拉力变大 C．两球之间的弹力变小、轻绳的拉力变大 D．两球之间的弹力变大、轻绳的拉力变小 [图形剖析]　画出B球的受力分析如图1所示，矢量三角形如图2所示． 解析：注意轻绳的拉力和重力的方向不变，重力的大小不变．通过矢量三角形，我们可以看到两球之间的弹力变大，轻绳的拉力变小，D正确． “相似三角形法”的应用 如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔．质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住．现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中，手对细线的拉力F和圆环对小球的弹力FN的大小变化情况是(　C　) A．F不变，FN增大　　　 B．F不变，FN减小 C．F减小，FN不变 D．F增大，FN减小 解析：小球沿圆环缓慢上移可看成小球始终受力平衡，对小球进行受力分析，受力示意图如图所示，由图可知△OAB∽△G′FA，即 ＝ ＝ ，因此当A点上移时，半径不变，AB长度减小，故F减小，FN不变，故C正确． 　(2021·福建厦门高三模拟)如图所示，在水平晾衣杆上晾晒床单时，为了使床单尽快晾干，可在床单间支撑轻质小木棍．小木棍位置的变化导致两侧床单间夹角θ不断变化．设床单重力为G，晾衣杆对床单的作用力大小为F，下列说法正确的是(　C　) A．θ越大，F越大 B．θ越大，F越小 C．无论θ取何值，都有F＝G D．只有当θ＝120° 时，才有F＝G 解析：以床单和细杆整体为研究对象，整体受到重力G和晾衣杆的支持力F，由平衡条件知 F＝G，与θ取何值无关，故C正确． 　如图所示，用OA、OB两根轻绳将物体悬于两竖直墙之间，开始时OB绳水平．现保持O点位置不变，改变OB绳长使绳末端由B点缓慢上移至B′点，此时OB′与OA之间的夹角θ<90°.设此过程中OA、OB两绳的拉力分别为FOA、FOB，下列说法正确的是(　B　) A．FOA逐渐增大　　　　　 B．FOA逐渐减小 C．FOB逐渐增大 D．FOB逐渐减小 解析：以结点O为研究对象，进行受力分析，如图所示， 根据平衡条件知，两根轻绳的拉力的合力与物体的重力大小相等、方向相反，作出OB绳在不同位置时力的合成图如图所示，由图可以看出，FOA逐渐减小，FOB先减小后增大，当θ＝90°时，FOB最小，故选项B正确． 　如图所示，与水平方向成θ角的推力F作用在物块上，随着θ逐渐减小直到为0的过程中，物块始终沿水平面做匀速直线运动．关于物块受到的外力，下列判断正确的是(　B　) A．推力F先增大后减小 B．推力F一直减小 C．物块受到的摩擦力先减小后增大 D．物块受到的摩擦力一直不变 解析：对物块进行受力分析，建立如图所示的坐标系．由平衡条件得F cos θ－Ff＝0，FN－(mg＋F sin θ)＝0，又Ff＝μFN，联立可得F＝，可见，当θ减小时，F一直减小；由摩擦力Ff＝μFN＝μ(mg＋F sin θ)可知，当θ、F减小时，Ff一直减小．综上分析可知，B正确，A、C、D错误． 　(2021·湖南选考，5)质量为M